李勇祥，曹澤陽，李龍躍，楊麗娜

(1.空軍工程大學(xué) 研究生院， 西安 710051； 2.空軍工程大學(xué) 防空反導(dǎo)學(xué)院， 西安 710051)

以信息對抗為核心的空襲與反空襲時代悄然而至，隨著空襲信息對抗力量的不斷發(fā)展及運用手段的創(chuàng)新，防空作戰(zhàn)也突破以往的火力對抗模式，發(fā)展為信息和火力一體化作戰(zhàn)。信息防空作戰(zhàn)作為防空作戰(zhàn)火力打擊的前提和情報支援，主導(dǎo)著整個空防對抗的成敗，并貫穿于整個戰(zhàn)役的始終[1]。以地空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)為主，輔以高炮武器、彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)及引入電子對抗分隊所組建的地面防空混編群是地面防空作戰(zhàn)的重要支撐。地面防空武器通過組網(wǎng)作戰(zhàn)、火力信息協(xié)同開啟了全新的防空作戰(zhàn)樣式，并將不斷提升自身信息對抗能力作為混編群建設(shè)發(fā)展的一項重要內(nèi)容。信息對抗能力作為地面防空混編群作戰(zhàn)能力的重要組成部分，評估其能力優(yōu)劣對于指導(dǎo)混編群規(guī)模結(jié)構(gòu)的優(yōu)化有著重要現(xiàn)實意義。

目前，對地面防空混編群信息對抗能力的評估大都采用作戰(zhàn)模擬法、模糊綜合評判法、邏輯分析法等，其缺陷在于忽視了評估過程出現(xiàn)的不確定性，即模糊性和隨機性，而且缺乏簡潔有效的定性定量互轉(zhuǎn)模型[2]?；谠颇Ｐ屠碚摽捎行ЫY(jié)合評估過程的模糊性和隨機性，以隸屬云形式表征定性概念中的能力評估等級，實現(xiàn)對地面防空混編群信息對抗能力的綜合評估。

1 地面防空混編群信息對抗能力分析

地面防空混編群是按照作戰(zhàn)任務(wù)需求而混合組建有機作戰(zhàn)群體，其實質(zhì)是把不同型號、性能各異的防空武器裝備經(jīng)過進一步混編集成優(yōu)化、混合配置，以達到作戰(zhàn)空域和電磁頻譜互補、信息和火力協(xié)同作戰(zhàn)的效果。地面防空混編群有著單個型號地面防空武器裝備無法比擬的信息優(yōu)勢，通過混編組網(wǎng)作戰(zhàn)，不僅增強了混編群火力協(xié)同攻擊能力，更重要的使其整體信息對抗及作戰(zhàn)運用效能大大提高。信息作戰(zhàn)作為地面防空混編群火力打擊的重要支援手段，一方面通過己方各戰(zhàn)斗單元雷達組網(wǎng)實現(xiàn)信息協(xié)同，以及利用多種抗干擾手段進一步提升整體信息對抗能力，創(chuàng)造我方的信息優(yōu)勢；另一方面通過偵察及攻擊敵空襲信息節(jié)點，從而破壞和癱瘓敵方的信息作戰(zhàn)體系，奪取戰(zhàn)場制信息權(quán)達成信息防空作戰(zhàn)的目的。據(jù)此，可進一步將地面防空混編群信息對抗能力指標(biāo)分為空情獲取能力、信息進攻能力、信息防御能力以及信息協(xié)同能力等。

1.1 空情獲取能力

空情獲取是地面防空混編群火力、信息一體打擊的基礎(chǔ)和前提[3]。地面防空混編群空情預(yù)警探測系統(tǒng)主要由地面防空雷達和光電偵察等裝備組成，通過對來襲目標(biāo)預(yù)警、跟蹤、識別，經(jīng)過指揮信息系統(tǒng)信號處理，及時掌握戰(zhàn)場空情信息要素，為指控系統(tǒng)戰(zhàn)斗部署分析決策提供判斷依據(jù)。地面防空混編群空情獲取能力主要包括目標(biāo)預(yù)警能力、目標(biāo)跟蹤能力、目標(biāo)識別能力及指揮信息系統(tǒng)的目標(biāo)信息傳輸處理能力等。

1.2 信息進攻能力

地面防空混編群各型武器系統(tǒng)通過混編組網(wǎng)使之具備了一定的信息進攻能力。特別是引入地空反輻射導(dǎo)彈武器系統(tǒng)及各種對空輻射源，使地面防空混編群更具信息防空優(yōu)勢。信息進攻能力進一步可分為電子干擾能力、電子摧毀能力、網(wǎng)絡(luò)攻擊能力及心理對抗能力[4]。其中電子干擾主要以對空輻射源釋放電磁干擾及實施各種電子欺騙為手段對空襲關(guān)鍵信息節(jié)點及精確制導(dǎo)武器系統(tǒng)進行干擾壓制；電子摧毀主要以地空反輻射導(dǎo)彈武器系統(tǒng)、電磁脈沖武器等裝備實施對空襲電子干擾源的火力及電子打擊；網(wǎng)絡(luò)攻擊主要以黑客入侵、病毒破壞及電磁脈沖攻擊等多種方式實施對敵信息系統(tǒng)及計算機網(wǎng)絡(luò)平臺的破壞；心理對抗則是通過作戰(zhàn)人員實施心理壓制以擾亂敵方作戰(zhàn)決心。

1.3 信息防御能力

隨著空襲信息對抗裝備的發(fā)展壯大，地面防空混編群面臨電子干擾及電子摧毀威脅日益加劇，在無線電通信領(lǐng)域爭奪頻譜控制權(quán)的電波斗爭也日益嚴(yán)峻[5]。信息防御能力作為地面防空混編群作戰(zhàn)能力的一項重要指標(biāo)，是地面防空混編群能否保證火力攔截可靠性的前提，主要包括信息傳輸?shù)陌踩Ｃ苣芰?、各作?zhàn)單元的信息隱蔽偽裝能力、雷達預(yù)警、通信及指揮控制等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抗毀能力及重構(gòu)能力。其中信息保密以確保我方作戰(zhàn)情報及指揮決策信息防敵竊取為主；信息隱蔽偽裝以電磁輻射控制、利用工事、地形等進行信息偽裝以及設(shè)置各種假目標(biāo)迷惑敵方；系統(tǒng)抗毀及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)能力則用以評估地面防空混編群對空預(yù)警網(wǎng)絡(luò)、指揮控制中心及各種通信樞紐在敵信息干擾時運行的穩(wěn)定性和可靠性以及應(yīng)對空襲信息、火力打擊時的重建能力。

1.4 信息協(xié)同能力

地面防空混編群是高度集成、互聯(lián)互通的作戰(zhàn)體系，其作戰(zhàn)效能能否實現(xiàn)“1+1>2”的效果很大程度上取決于混編群各作戰(zhàn)單元與上級指揮機構(gòu)及相互之間的信息協(xié)同。信息協(xié)同是在各防空作戰(zhàn)力量把握空情重點信息基礎(chǔ)上相互的信息交流，以提高信息使用效率實現(xiàn)對敵高效火力攔截[6]，地面防空混編群信息協(xié)同能力主要包括雷達組網(wǎng)能力、頻譜管控能力和組織協(xié)同能力。雷達組網(wǎng)作為混編群組建的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，是混編群能否實現(xiàn)信息與火力協(xié)調(diào)運用的前提，其能力優(yōu)劣是衡量混編群能否形成一體化作戰(zhàn)整體的關(guān)鍵因素。頻譜管控是指地面防空混編群通過對戰(zhàn)場空間內(nèi)己方用頻裝備的科學(xué)規(guī)劃和合理運用，最大限度地發(fā)揮各用頻裝備的作戰(zhàn)效能、降低內(nèi)耗，以提升防空體系信息對抗的整體作戰(zhàn)能力，主要以雷達頻譜管控和通信頻譜管控為主實現(xiàn)信息協(xié)同的效益最大化。其中雷達頻譜管控是對戰(zhàn)場區(qū)域各型雷達通過區(qū)分頻率、體制及使用時間、空間(方向)等，進行配置和協(xié)調(diào)，避免己方用頻裝備的互擾，并盡可能減少對作戰(zhàn)任務(wù)需求的限制。通信頻譜管控則是防空作戰(zhàn)中數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的無線電終端的協(xié)調(diào)工作，其主要表現(xiàn)在通用性和互補性上。組織協(xié)同是指指揮員及指揮機構(gòu)實施電子攻擊或防御作戰(zhàn)時，協(xié)同混編群電子戰(zhàn)裝備之間、電子戰(zhàn)裝備與其他作戰(zhàn)裝備之間的關(guān)系，提高各武器裝備的協(xié)同作戰(zhàn)能力，避免電子戰(zhàn)裝備對其他作戰(zhàn)裝備產(chǎn)生影響，甚至損傷。

2 基于云模型的信息對抗能力評估方法

2.1 云模型理論

云模型是一種用以表征定性概念和定量數(shù)值之間的不確定性轉(zhuǎn)換模型，通過概率論和模糊數(shù)學(xué)方法反映自然語言概念的不確定性。設(shè)X是一個精確數(shù)值表示的定量論域X={x}，L是與X相聯(lián)系的語言值(模糊子集)，若對任意元素x，x∈X，都存在一個穩(wěn)定傾向的隨機數(shù)uL(x)∈[0，1]與之對應(yīng)，稱為x對L的隸屬度。隸屬度在論域上的分布稱為隸屬云，簡稱云[7]。

云是從論域到區(qū)間[0，1]上的映射，由許多云滴共同組成，每個云滴由元素xi和其隸屬度組成，以drop(xi，ui)表示。單一的云滴不能反映整體的分布情況，當(dāng)眾多云滴匯聚成云時，整個云體現(xiàn)了一定的數(shù)字特征值，即期望值Ex、熵En和超熵He(用C(Ex，En，He)表示)，以反映定性概念的特征。其中期望值Ex為云分布的中心，用以表征相應(yīng)模糊概念的信息中心值，熵En表征在這個論域中能夠被這個概念所接受的數(shù)值范圍，超熵He表征云滴離散程度，即云的厚度。如表征“20左右的數(shù)值”可以用“Ex=20，En=1，He=0.05”的正態(tài)云圖表示，如圖1所示。

圖1 云及其數(shù)字特征曲線

云模型用以對不確定性問題的評估，經(jīng)過數(shù)學(xué)方法推理計算實現(xiàn)。它將專家的評估數(shù)據(jù)經(jīng)特定的數(shù)學(xué)公式計算得到屬性特征值，不再以精確的函數(shù)表示，而是以3個屬性特征值來表示評估對象的不確定性，有效處理了評估過程的模糊性和隨機性[7-8]。

指標(biāo)評價云的生成。指標(biāo)評價云表示各指標(biāo)的評價等級，也體現(xiàn)了評估對象在某個方面的等級特性，是決定最終評價等級的獨立因子，通過逆向云生成器計算生成。逆向云生成器運算法則如下[8]：

2.2 建立指標(biāo)體系

地面防空混編群信息對抗能力影響因素呈現(xiàn)一定的多樣性及復(fù)雜性，需要通過構(gòu)建合理指標(biāo)體系對其信息對抗能力綜合評估?；谏鲜鰧Φ孛娣揽栈炀幦盒畔鼓芰Φ囊胤治?，采用逐層分解的方式，選取防空混編群信息對抗能力的主要影響要素作為評估指標(biāo)，以信息對抗能力為根，分列出一級指標(biāo)和二級指標(biāo)，據(jù)此，可得地面防空混編群信息對抗能力評估指標(biāo)體系，如圖2所示。

圖2 地面防空混編群信息對抗能力評估指標(biāo)體系框圖

2.3 指標(biāo)權(quán)重確定[9]

設(shè)Ai(i=1，2，3，4)中各指標(biāo)因素Aij(j=1，2，…，n,其中n表示Ai中的指標(biāo)因素Aij的個數(shù))相對Ai的權(quán)重分配分別為wij(wi1+wi2+…+win=1)；類似地，Ai(i=1，2，3，4)相對于A的權(quán)重分配分別為Wi(i=1，2，3，4)。

對于Wi及wij的確定，采取層次分析法。根據(jù)層次分析法，將問題中涵蓋的指標(biāo)要素區(qū)分層次進行排列以形成層次結(jié)構(gòu)。在本文中以地面防空混編群信息對抗能力A為目標(biāo)層，以一級指標(biāo)空情獲取能力A1、信息進攻能力A2、信息防御能力A3、信息協(xié)同能力A4為第一準(zhǔn)則層，其余二級指標(biāo)為第二準(zhǔn)則層。判斷矩陣采取“1～9”標(biāo)度法：以上一層次中的某一指標(biāo)要素作為評判標(biāo)準(zhǔn)對下一層次中對應(yīng)的每個元素進行重要性對比，構(gòu)建所需的判斷矩陣，判斷矩陣包括該層次中各因素相互比較所得出的權(quán)重值。

對于第一準(zhǔn)則層Ai(i=1，2，3，4)關(guān)于A的判斷矩陣C=(cij)n×n(n=4)，矩陣中元素cij表示層次結(jié)構(gòu)模型中指標(biāo)因素Ai與Aj相對比所得的重要程度，而且滿足cij>0;cii=1;cji=1/cij，也就是層次結(jié)構(gòu)模型中因素Aj與Ai相比較的重要性與層次結(jié)構(gòu)模型中因素Ai與Aj相比較所得的重要性應(yīng)該成倒數(shù)關(guān)系，因此可知，判斷矩陣C為正反矩陣，進行n(n-1)/2次判斷就可以得出結(jié)論。

在單一準(zhǔn)則情況下，本文采用幾何平均法對各指標(biāo)因素相對權(quán)重進行確定，步驟如下。

步驟1求權(quán)重向量。

步驟2計算矩陣C最大特征值。

步驟3一致性檢驗。

表1 隨機一致性指數(shù)

計算一次性比例數(shù)值CR=CI/RI，當(dāng)CR≤0.1，即可認(rèn)為判斷矩陣一致性檢驗合格。否則，判斷矩陣需做恰當(dāng)?shù)男薷模源_保一致性。

類似地，可以求得第二準(zhǔn)則層A11，A12，A13，A14對第一準(zhǔn)則層A1的權(quán)重w1j(j=1，2，3，4)，相應(yīng)可得w2j、w3j、w4j(j=1，2，3，4)。

2.4 評估流程

地面防空混編群信息對抗能力評估流程如圖3所示，具體步驟如下。

圖3 地面防空混編群信息對抗能力評估流程框圖

步驟1：建立地面防空混編群信息對抗能力評估指標(biāo)體系。

步驟2：對各個評估指標(biāo)確立相應(yīng)評語集及其取值區(qū)間，生成相應(yīng)于每個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)評價云，即云標(biāo)尺。

步驟3：利用上述層次分析計算方法得出各層次評估指標(biāo)相應(yīng)權(quán)重值。

步驟5：計算綜合評價云與對應(yīng)屬性的標(biāo)準(zhǔn)評價云的相似度[10]。相似度δi的計算步驟如下：

步驟6：確定地面防空混編群信息對抗能力等級。根據(jù)相似度的大小，以此確定評估對象的信息對抗能力等級。

3 實例仿真分析

為了驗證所提方法的有效性和科學(xué)性，本文以某地面防空混編群為例，對其各能力指標(biāo)組織相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜疫M行打分，綜合評估分析。

1) 建立評語集，求得各屬性特征值。本文指標(biāo)統(tǒng)一采用10分制，即所有屬性的評估值在[0，10]，數(shù)值由小到大的循序即為能力增強的趨勢。并依據(jù)專家意見將該分值區(qū)間劃分為若干個子區(qū)間，分別對應(yīng)不同的評語級別，本文將指標(biāo)能力等級分成[0，2]、[2，4]、[4，6]、[6，8]、[8，10]等4個區(qū)間，指標(biāo)評語集為{很差，差，中等，好，很好}，將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)評價云分別表示為C(1，0.33，0.05)，C(3，0.33，0.05)，C(5，0.33，0.05)，C(7，0.33，0.05)，C(9，0.33，0.05)。如圖4所示。

圖4 評語集標(biāo)準(zhǔn)云模型

2) 確定指標(biāo)權(quán)重。根據(jù)專家們對各指標(biāo)重要性進行比較，并利用層次分析法計算。得到二級指標(biāo)權(quán)重分別為：空情獲取能力各指標(biāo)權(quán)重(0.535 9，0.133 1，0.269 8，0.061 2)；信息進攻能力各指標(biāo)權(quán)重(0.574 5，0.294 9，0.086 3，0.044 3)；信息防御能力各指標(biāo)權(quán)重(0.111 3，0.532 9，0.288 4，0.067 4)；信息協(xié)同能力各指標(biāo)權(quán)重(0.163 4，0.539 6，0.297 0)。類似地，求得一級指標(biāo)權(quán)重為(0.304 1，0.053 4，0.502 8，0.139 7)。

3) 綜合評價云的合成。通過采集評估數(shù)據(jù)，生成各指標(biāo)屬性評價云，并根據(jù)上步求得的權(quán)重合成綜合評價云。本文采集了10名專家的打分?jǐn)?shù)據(jù)，根據(jù)上述逆向云生成器運算法則，求得對應(yīng)的指標(biāo)屬性評價云的數(shù)字特征。可得二級指標(biāo)的數(shù)字特征如表2所示，對指標(biāo)屬性評價云進行合并求得一級指標(biāo)綜合評價云，如表3所示。

表2 二級指標(biāo)數(shù)值特征

表3 一級指標(biāo)數(shù)值特征

依據(jù)第2節(jié)步驟4可得地面防空混編群信息對抗能力的數(shù)字特征為C(8.15，0.52，0.19)。經(jīng)仿真計算可得地面防空混編群信息對抗能力綜合評價云與標(biāo)準(zhǔn)評價云如圖5所示。

圖5 綜合評價云與標(biāo)準(zhǔn)評價云曲線

4) 計算相似度。根據(jù)第2節(jié)步驟5可以得到“地面防空混編群信息對抗能力”各標(biāo)準(zhǔn)評價云與綜合評價云的相似度，如表4所示。由表4可以得到與綜合評價云相似度最大的是“很好”標(biāo)準(zhǔn)評價云。這與圖5比較云圖的直觀判斷相一致。因此，最后的結(jié)論為地面防空混編群信息對抗能力等級為“很好”，評價值為8.15，從評估結(jié)果來看，地面防空混編群信息對抗能力處于“好”和“很好”的之間，說明該地面防空混編群信息對抗能力尚有進一步的提升空間。

表4 綜合評價云與各標(biāo)準(zhǔn)評價云的相似度

4 結(jié)論

地面防空混編群信息對抗能力包含的多種指標(biāo)因素眾多，通過對地面防空混編群信息對抗能力進行系統(tǒng)分析，給出了一套評估指標(biāo)體系，并運用云模型理論進行運算量化分析評估，對某一地面防空混編群信息對抗能力進行有效評價。這種方法充分考慮了評估過程中的隨機性和模糊性，并且能使定性描述定量化，能夠有效區(qū)分能力程度差異，代替了不科學(xué)的“印象”評估結(jié)果，較為客觀地反映了防空混編群信息對抗能力的真實情況。